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某客车前悬架运动性能及摆臂结构优化
| 论文题名： | 某客车前悬架运动性能及摆臂结构优化 |
| 关键词： | 汽车悬架系统;优化设计;摆臂;运动性能 |
| 摘要： | 汽车悬架系统,指的是联接汽车悬挂质体和非悬挂质体的总成部件的总称,它起到了承载、传力(矩)、缓冲、衰振、散能以及调节自身车身的作用。汽车悬架系统性能的优劣,不仅会影响汽车的平顺性和操纵稳定性,也会影响着汽车动力性的发挥,也会影响悬架构件的安全性和使用寿命。考虑到悬架系统构件间的运动关系和动力学复杂性,传统计算方法不能准确的分析悬架系统的性能参数。本文比较详细的介绍了多体动力学理论、有限元理论以及结构优化设计法(拓扑优化),将多体动力学理论和虚拟样机技术来仿真优化分析前轮定位参数,结合有限元分析与结构优化设计法来优化设计悬架摆臂构件,所研究的内容可概括为以下几个方面: (1)通过ADAMS/CAR专业模块建立双横臂扭杆式独立悬架模型,并对该仿真模型进行平行双轮跳动仿真试验;然后以前轮定位参数(车轮前束角、外倾角、主销后倾角及内倾角)为优化目标,悬架模型中的硬点坐标值为设计变量利用 ADAMS/Insight模块进行优化设计,从而使悬架参数的变化曲线都在允许的范围内;选择合适的载荷获取方法,推导出轮胎接地点的载荷计算公式,运用ADAMS加载仿真优化后的悬架模型,提取悬架摆臂的载荷; (2)基于有限元分析法在 HyperWorks软件中对悬架摆臂概念设计建立有限元分析模型,并加载分析了摆臂得到的最大应力值为97.4Mpa小于许用应力,低阶固有频率值为671.1小于在汽车各种激振产生的频率,确保了悬架摆臂的安全性; (3)基于带权重的折衷规划多目标(刚度和固有频率)的拓扑优化模型对悬架摆臂进行多工况下的拓扑优化,选择相对密度云图为0.15的优化结果作为参照模型进行改进设计(基于加工工艺和制造成本来改进),并对比了优化前后摆臂的强度、刚度、固有频率以及质量的变化情况,虽然强度有所变大,刚度有所降低及固有频率也有所降低,但仍都在允许的设计范围,质量达到减重16.33％,最终实现了摆臂轻量化的目的。 |
| 作者： | 练森标 |
| 专业： | 材料工程 |
| 导师： | 辛勇;李长银 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 南昌大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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